Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

электрохимических устройствах, благодаря своей высокой ионной проводимости (~ 10- 3 - 1 0 ^ См/см при комнатной температуре), термической устойчивости, стабильности на воздухе, относительно недорогому синтезу и безопасности [2]. Как известно, на ионную проводимость материалов NASICON значительное влияние оказывает микроструктура (пористость, размер зерен, наличие примесных фаз), а также проводимость сильно зависит от плотности образцов [3]. Для получения литийпроводящей керамики с высокой плотностью и менее дефектной структурой используют различные способы спекания (классическое, микроволновое, искровое плазменное, а также горячее прессование). Так, авторы работы [4] использовали метод искрового плазменного спекания (SPS) для спекания порошков состава Lii+xMxTi 2 x(PO 4)3 (M = Al, Cr и Fe). Метод SPS заключается в применении импульсного постоянного тока наряду с одноосным давлением. Он обеспечивает более быстрое уплотнение, чем обычные методы спекания при более низкой температуре, что дает более высокую плотность, меньший размер зерен, более четкие границы зерен. Однако, несмотря на высокую плотность образцов (98 %), проводимость границ зерен соизмерима с проводимостью, полученной при обычном спекании (ogb = 6,8-10 -5 См/см). В работе [5] использовали микроволновое спекание для порошков Lii, 3 Alo, 3 T iij(PO 4 ) 3 . Это еще один метод быстрого спекания, который имеет много преимуществ по сравнению с обычными и SPS- методами (низкое энергопотребление, возможность спекания в контролируемой атмосфере и др.). Была получена умеренно плотная ( 8 8 %), кристаллическая и чистая керамика Li 1 . 3 Al 0 , 3 Tiu(PO 4)3 (без примесей AlPO 4 ) всего за 10 мин при температуре 850 °С с ионной проводимостью 3Д5-10 -4 См/см при комнатной температуре. Также для улучшения спекания используются спекающие добавки, которые способствуют уплотнению образцов, тем самым улучшая структурную целостность, в то же время способствуют проводимости Li+, что приводит к снижению зернограничного сопротивления [ 6 , 7]. В нашей работе было использовано классическое холодное прессование порошков Li 1 , 3 Al 0 , 3 T iu(PO 4)3 с последующим высокотемпературным спеканием. Цель настоящей работы заключалась в изучении электрохимических характеристик синтезированной литийпроводящей керамики Li 1 , 3 Al 0 , 3 T iu(PO 4)3 (LATP). Экспериментальная часть В качестве исходных веществ для синтеза Li 1 , 3 Al 0 , 3 T iu(PO 4)3 использовали LiNO 3 3 H 2 O «хч», Al(NO 3 ) 3 - 9 H 2 O «осч», TiO(SO 4 ) r 2 H 2 O «ч», HF, NH 4 OH «осч», H 2 O 2 экстра, H 3 PO 4 имп. Состав шихты рассчитывали на 15 г конечного продукта по стехиометрии твердофазной реакции: 1,3LiNO3-3HaO + 0,3Al(NO3)3-9H2O + 1,7TiO2-HaO + 3 H 3 PO 4 ^ Liu Al0,3Tiu(PO4)3 Фазовый состав порошков твердого электролита Li 1 , 3 Al 0 , 3 Tiu(PO 4)3 определяли с использованием дифрактометра RD-6000 Shimadzu (CuKa-излучение, графитовый монохроматор). Удельную поверхность измеряли методом термической десорбции азота на электронном измерителе удельной поверхности FlowSorb II 2300. Плотность образцов определяли методом гидростатического взвешивания (методом Архимеда), основанным на двукратном взвешивании твердого тела — сначала в воздухе, а затем в жидкости, плотность которой известна (обычно в дистиллированной воде). Плотность образца рассчитывали по формуле тв Р = ------------в---------Р во да, тв - т вода где тв — масса образца в воздухе, г; твода — масса образца в воде, г; рвода — плотность воды, г/см3. Для изучения проводимости исследовали дисперсию комплексного импеданса образцов в диапазоне частот 103-2-106Гц с амплитудой переменного сигнала 100 мВ. Измерения проводили импедансметром Z-2000 (Elins, Россия). Число переноса иона Li+ и значение электронной проводимости определяли методом потенциостатической хроноамперометрии с использованием потенциостата P-8 (Elins, Россия). Отличительной особенностью метода синтеза по сравнению с известными литературными данными является использование в качестве титансодержащего компонента свежеосажденного гидратированного гидроксида титана ТЮ 2 ШО, хорошо растворимого в HNO 3 . При использовании нерастворимого в воде Ti(C 3 H 7 O )4 для получения гомогенного коллективного раствора требуется применение нерастворимых в воде органических дорогостоящих соединений алюминия (Al(C 3 H 7 O) 3 ) [8-9]. В качестве источника фосфора возможно использовать фосфорную кислоту H 3 PO 4 и двузамещенный 31